黑臭水体是 指 在 受农村和城市污染的 河流湖泊中出现的一种水质恶化现象 。它的出现对 人们的正常生活 造成了严重影响 。 本文针对农村和城市 黑臭水体形成的微生物学机制 的研究发现：（ 1 城市污染 区 黑臭水体 沉积物 样品中硫酸盐还原菌和硫氧化菌的丰度显著高于 对照 区 和农业污染区，而 农业污染 区 的 沉积物 样品中 硫酸盐还原菌 与 硫氧化菌 的丰度比值显著高于 对照 区和 城市污染 区 2 不同的人类活动显著改变了水体 沉积物 中的微生物（尤其是参与硫循环的微生物）群落结构。与 对照 区相比，有些参与硫循环的微生物的相对丰度在 城市污染 区和 农业污染 区均显著升高 例如： Desulfatiglans和 Geothermobacter。而有些参与硫循环的微生物的相对丰度仅仅在 农业污染 区显著升高 例如： Desulfofustis和Desulfonatronobacter 3 在 城市污染 区和 农业污染 区，微生物间的 互作 关系也比 对照 区更为复杂。 尤其是在农业污染区，硫循环功能菌群与碳循环、铁循环功能菌群间存在着极强的互作关系；（ 4）铵根离子 和总有机碳显著影响了 硫酸盐还原菌 和 硫氧化菌 的丰度，而硫酸根离子仅仅对 硫酸盐还原菌 的丰度产生了显著影响。 以上研究结果表明： 城市污染 区和 农业污染 区的黑臭水体具有不同的 微生物形成机制 而铵根离子是导致 黑臭水体 形成 的 最 主要 的环境因素 。 该研究 为阐明水质恶化的微生物机制提供了理论基础，也为水质 监测 和控制提供了理论支撑 。
      湿地植物粉绿狐尾藻（又名绿狐尾藻）在去除黑臭水体中铵根离子方面具有独特的优势。 先前的 研究表明 粉绿狐尾藻不仅能够耐受 黑臭水体中 高浓度的铵根离子，还能够高效同化铵根离子 合成 氨基酸和蛋白质。然而，其生理和基因调控机制还 未被研究清楚 。 本研究表明： 粉绿狐尾藻 对高 浓度的铵根离子和硝酸根离子 具有较高的耐受性，且相较于硝酸根离子粉绿狐尾藻 更易受到铵根离子的胁迫。 针对粉绿狐尾藻耐受黑臭水体中高浓度铵根离子的分子机制的研究表明：（ 1铵根离子胁迫 环 境 下粉绿狐尾藻根和叶中参与氮代谢的多个关键酶 （谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、天冬酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶等） 的活性 均 显著 升高 了 。这些关键酶活性的提高能够加快将有 害 的铵根离子转化为氨基酸和蛋白质 2当 光合系统受到严重损伤 时 ，粉绿狐尾藻 能够 通过 增加淀粉酶和β β-葡萄糖苷酶的活性来 分解自身储备的淀粉和纤维素来获得更多的碳源和能量以 抵御 铵根离子胁迫3 在高浓度铵根离子处理下，抗氧化酶 （超氧化物歧化酶和过氧化物酶） 活性和次级代谢产物 （总酚和类黄酮 的浓度也显著提升了。这有助于粉绿狐尾藻 加速 去除过多的活性氧，以避免活性氧带来的二次损伤。 以上结果说明粉绿狐尾藻 中存在着三条主要的生理和分子调控通路来帮助其抵御 高浓度铵根离子 的胁迫。 本 研究 是第一个通过转录组测序的方法来 解析 粉绿狐尾藻耐受黑臭水体中高浓度 铵根离子胁迫机制的研究。这些研究在湿地植物中也没有被系统地研究过。
      针对粉绿狐尾藻 高效同化铵根离子分子机制的研究表明：（ 1）在高浓度铵根离子环境中时，粉绿狐尾藻中许多 与氮的转运、同化 和 再利用相关 的基因的表达量大大提升；（ 2 在不同浓度的铵根离子处理 组 中， 不同种 类 的转录因子 MYB、AP2和 WRKY 和蛋白激酶 CDPKs和 CIPKs 合成基因的表达 量 也受到显著调控 3 参与 类苯基丙烷 的生物合成以及黄酮类生物合成的基因被显著富集了。在高浓度铵根离子处理下，类苯基丙烷合成途径中大多数 酶合成 基因的表达量都显著 性 上升 。 在缺乏铵根离子的环境中，许多与花青素生物合成相关的酶的编码基因均显著上调表达 4 差异基因的加权共表达网络分析鉴定到了两个与氨基酸合成显著正相关的模块和两个显著负相关的模块。 显著正相关模块中被富集的是翻译过程和细胞蛋白代谢过程 的基因， 而显著负相关模块中被富集的是光捕获、蛋白折叠以及微管过程 的基因 。 以上 结果表明 一个复杂的涉及氮代谢、转录因子合成以及次级代谢的调控网络参与了粉绿狐尾藻高效同化铵根离子的过程。 对铵根离子的高效同化能力 是粉绿狐尾藻 用于净化含高浓度铵根离子黑臭水体以及 作为一种优良的动物饲料和生物能源的重要保证。